智能汽讲义车设计基础—微控制器
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大学生智能汽车设计整本书课件第七章
汽车构造与原理
掌握汽车的基本构造，包括发动 机、底盘、车身和电气设备等部 分，以及它们的工作原理和相互 作用。
汽车动力学
了解汽车行驶过程中的动力学原 理，包括驱动力、制动力、侧向 力和操纵稳定性等方面的知识。
汽车设计与制造流
程
熟悉汽车设计的基本流程，包括 市场调研、概念设计、详细设计、 试验验证和生产制造等环节。
车道保持系统
车道保持系统是一种利用摄像头或雷达等传感器 识别车道线或道路边缘，通过控制算法调节车辆 转向和速度，使车辆始终保持在车道内行驶的智 能汽车控制系统。
智能巡航系统
智能巡航系统是一种利用雷达、摄像头等传感器 获取前方车辆和道路信息，通过控制算法调节车 辆速度和距离，实现自动跟车和定速巡航功能的 智能汽车控制系统。
自动驾驶
指通过车载传感系统感知道路环境， 自动规划行车路线并控制车辆到达预 定目标的智能汽车技术。
车联网
指通过车内网、车际网和车载移动互 联网进行车与X（人、车、路、云等） 之间的智能信息交换共享，提升车辆 的智能化和自动化水平，构建车辆运 行的高效、安全和舒适环境。
02
智能汽车设计基础知识
汽车工程原理
基于人工智能的设计方法
利用人工智能技术，如机器学习、深度学习等，实现人机交互界面 的自适应、自学习和自优化。
基于多模态交互的设计方法
整合语音、手势、视觉等多种交互方式，提供更加自然、便捷的人 机交互体验。
人机交互界面在智能汽车设计中的应用
车载信息娱乐系统
通过大尺寸触摸屏或中控台上的物理按键，实现音频、视频、导航等多媒体功能的操作和控制。
控制系统通常由控制器、执行器、被 控对象和测量变送器等组成。其中， 控制器根据测量变送器提供的被控对 象状态信息，按照一定的控制规律产 生控制信号，通过执行器作用于被控 对象。
汽车电子控制基础第十二章 微控制器基础知识
嵌入式系统中的核心器件根据集成度的不同,可以分成微 处理器和微控制器两大类。
嵌入式微处理器(Microprocessor Unit,MPU)的核心也是 一般计算机中的CPU。在应用中,将微处理器及存储器、总线 以及各种外部设备等器件都安装在一块专门设计的电路板上, 在我国也称为单板计算机或单板机,它比单片机出现的时间要 早一些。
3.程序存储器ROM 微控制器使用ROM存放编好的程序以及相关的常数或数 据表,芯片外形如图12-7a所示。ROM存储器一律使用16位 地址,地址范围可以从0000H到FFFFH,即ROM存储器的容量 最多可达216=65536个字节,简称64kB。由前述的程序计数 器PC值决定访问的ROM单元地址。
(3)程序状态字(PSW) PSW也是8位的寄存器,用于保存 程序执行中的状态PSW每位有自己的标志符号,见表12-2。
(4)寄存器B 寄存器B是主要用于乘、除法运算的8位寄 存器,一般要与寄存器A配合使用。
2.控制器 控制器是指挥控制系统运行的部分,包括程序计数器、指令寄存器 (Instruction Register)、指令译码器(Instruction Decoder)、振荡器 (Oscillator)及定时电路以及其他专用寄存器等。 (1)时序控制逻辑电路 包括指令寄存器与指令译码器、振荡器及时钟电 路等。 指令寄存器和指令译码器的主要功能是从存储器中获取指令,并对指令进 行分析,产生相应操作控制信号。 振荡器(OSC)与时钟电路配合,产生频率精确的振荡脉冲,为CPU提供基本 运行节拍。 (2)程序计数器(Program Counter,PC) PC是程序指令存储位置的指示 器,所以又称为程序指针。它是一个16位的寄存器,其内容是将要执行的指令 所在的程序存储器地址(地址就是存储器单元的编号),如图12-4所示。每执行 完一条指令,PC的内容就会自动更新。
智能小车的设计与制作
智能小车的设计与制作（二）引言概述智能小车作为当今智能科技领域的一项重要研究课题，具有广泛的应用前景和深远的影响力。
在智能小车的设计与制作过程中，需要综合应用计算机科学、机械工程、电子技术等多个学科领域的知识和技术。
本文将对智能小车的设计与制作进行详细阐述，旨在为从事相关领域研究的人员提供一些指导和参考。
正文内容：一、硬件设计1.选择合适的底盘结构：根据智能小车的用途和环境要求来选择合适的底盘结构，包括四轮驱动、两轮驱动、全向轮等类型。
2.电源系统设计：设计合理的电源系统，包括电池容量的选择、充电电路的设计以及电源管理模块的选用。
3.传感器选择和布局：根据智能小车的功能需求，选择合适的传感器，如红外线传感器、超声波传感器、摄像头等，并合理布局在小车上。
4.控制器选用：根据小车的复杂程度和功能要求，选择合适的控制器，如单片机、Arduino、树莓派等。
5.软件与硬件协同设计：设计合理的软件与硬件协同设计方案，确保硬件能够有效地被控制和驱动。
二、感知与决策系统1.数据采集与处理：通过传感器采集环境信息，并进行合理的数据处理与滤波，从而得到准确的环境状态信息。
2.环境地图构建：基于传感器数据和定位系统，构建环境地图，并将其应用于路径规划、避障等问题。
3.目标检测与识别：通过图像处理和机器学习技术，进行目标检测与识别，实现对场景中目标物体的感知与识别。
4.位置与姿态估计：利用定位系统和传感器数据，对小车的位置与姿态进行估计，以便实现精确的运动控制。
5.决策与规划算法：根据环境信息和目标要求，设计有效的决策与规划算法，使小车能够做出正确的决策和路径规划。
三、运动控制系统1.底盘控制算法：设计底盘控制算法，实现小车的运动控制，包括速度控制、转向控制等。
2.摄像头云台控制：设计摄像头云台控制算法，实现对摄像头方向的控制，以便进行目标跟踪和图像采集。
3.避障算法：设计避障算法，使小车能够基于传感器数据来避免障碍物，保障行驶的安全性。
智能小车控制PPT课件
• 提示：此模块不宜带电 连接，若要带电连接，则 先让模块的GND端先连接， 否则会影响模块的正常工 作。
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超声波测距模块时序图 • 从模块时序图可以看出，只需要提供一个短期的10uS脉
冲触发信号，超声波即可进行距离测量工作。 • 该模块被触发后，超声波发射头将发出8个40kHz周期
电平，同时检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响 信号。 • 回响信号是一个脉冲的宽度成正比的距离对象。可通 过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。 • 公式: uS/58=厘米；或者uS/148=英寸。 • 建议测量周期为60ms 以上，以防止发射信号对回响信号 的影响。
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设计目的
•
熟练掌握单片机系统设计与调试方法；
•
掌握智能小车控制原理；
•
掌握光电开关、超声模组、循迹传感器的工作原理及使用方法；
•
掌握电路板设计与制作及电子产品组装、制作与调试技术。
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设计内容
• 1．利用提供的小车套件组装一辆小车，设计循 迹线路并组装循迹传感器和避障装置；
• 2．设计小车电机驱动板、寻迹模块、避障模块 电路，绘制电路原理图并制作PCB电路板；
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电机模块
• 方案1：采用步进电机作为该系统的驱动电机。 由于其转过的角度可以精确的定位，可以实 现小车前进路程和位置的精确定位。虽然采 用步进电机有诸多优点，步进电机的输出力 矩较低，随转速的升高而下降，且在较高转 速时会急剧下。
小车怎么转弯呢？怎么直行？
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小车控制方式
• 当两个直流电机转向相反同时转速相同时就可以实现电动车的原地旋转，由此可以轻松的实现小车坐标不 变的90度和180度的转弯。
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超声波测距模块时序图 • 从模块时序图可以看出，只需要提供一个短期的10uS脉
冲触发信号，超声波即可进行距离测量工作。 • 该模块被触发后，超声波发射头将发出8个40kHz周期
电平，同时检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响 信号。 • 回响信号是一个脉冲的宽度成正比的距离对象。可通 过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。 • 公式: uS/58=厘米；或者uS/148=英寸。 • 建议测量周期为60ms 以上，以防止发射信号对回响信号 的影响。
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设计目的
•
熟练掌握单片机系统设计与调试方法；
•
掌握智能小车控制原理；
•
掌握光电开关、超声模组、循迹传感器的工作原理及使用方法；
•
掌握电路板设计与制作及电子产品组装、制作与调试技术。
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设计内容
• 1．利用提供的小车套件组装一辆小车，设计循 迹线路并组装循迹传感器和避障装置；
• 2．设计小车电机驱动板、寻迹模块、避障模块 电路，绘制电路原理图并制作PCB电路板；
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电机模块
• 方案1：采用步进电机作为该系统的驱动电机。 由于其转过的角度可以精确的定位，可以实 现小车前进路程和位置的精确定位。虽然采 用步进电机有诸多优点，步进电机的输出力 矩较低，随转速的升高而下降，且在较高转 速时会急剧下。
小车怎么转弯呢？怎么直行？
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小车控制方式
• 当两个直流电机转向相反同时转速相同时就可以实现电动车的原地旋转，由此可以轻松的实现小车坐标不 变的90度和180度的转弯。
ppt答辩基于MCS-51单片机智能小车控制器设计
本设计在传统小车控制器的基础上， 引入了MCS-51单片机，实现了更高 效、智能的控制。
技术背景
随着智能化技术的发展，智能小车在各 个领域的应用越来越广泛，而控制器作 为小车的核心部件，其设计至关重要。
目的和目标
目的
通过本次设计，旨在提高智能小 车的控制精度、响应速度和稳定 性，以满足不同应用场景的需求 。
感谢观看
THANKS
无线通信
实验四验证了小车的无线通 信功能稳定可靠，数据传输 速度快，满足实时控制要求。
结果讨论与改进建议
结果讨论
总体来说，基于MCS-51单片机的智能小车 控制器设计在速度、转向、障碍物识别和无 线通信等方面表现良好，但在曲线行驶和复 杂环境下的障碍物识别方面仍有改进空间。
改进建议
针对转向控制精度和复杂环境下的障碍物识 别问题，建议优化算法以提高控制精度和识 别率；同时，为提高小车的整体性能，可考 虑采用更先进的传感器和通信模块。
控制器软件设计
主程序流程
描述了主程序的运行流程，包括初始化、传 感器数据采集、运动控制等环节。
数据融合算法
采用适当的算法对传感器数据进行融合，提 高控制精度。
中断服务程序
针对不同中断源，设计了相应的中断服务程 序，提高系统实时性。
运动控制算法
采用PID控制算法实现智能小车的速度和方 向控制。
传感器和执行器的选择与连接
目标
实现基于MCS-51单片机的智能 小车控制器的设计，并进行实际 测试和验证。
02
MCS-51单片机简介
MCS-51单片机的特点
高性能
采用高速、高可靠性的 CMOS技术，运算速度
比普通单片机快。
低功耗
集成度高
新能源汽车微控制器的应用
行的最终执行单元控制器。
A.累加器 B.中央处理器 C.寄存器 D.存储器
2.电池管理控制器也称电池管理系统,作用是对( )进行保护和管理。
A.电池 B.电机 C.整车 D.空调
巩固提高
三、判断题
1.SOH 字母含义是动力电池荷电状态、SOC是动力电池健康状态。 ( )
2.驱动电机控制器通过CAN通信采集制动深度、加速踏板信号、挡位信号、驻车开
的结构、信号传输特点和工作过程,对于新能源汽车检测维修具有重要意义。
理论学习
一、汽车CAN总线的组成
CAN属于总线式串行通信网络,信息需要通过两条数据线传输。CAN 总线上用“显性”
和“隐性”两个互补的逻辑值表示“0”和“1”。“CAN-H”和“CAN-L”为CAN总线
收发器与总线之间的两接口引脚,信号是以两线之间的“差分”电压形式出现,即CAN 的高
信息。
理论学习
2.电池管理控制器
电池管理控制器也称动力电池管理系统,作用是对电池进行保护和管理,控制动力电池组的
充放电,保证电池的使用安全可靠,并向整车控制单元上报动力电池系统的参数及故障信息。
理论学习
电池管理系统功能如图5-3-5所示,主要包括数据采集、热管理、状态估计、数据通信、
安全管理、动力电池均衡功能和故障诊断等。
取存储器(RAM)。定时/计数器只要用于定时和计数。I/O接口是指输入信号处理电路和
输出信号处理电路,是与被控对象进行信息交换的纽带,通过I/O接口与外部设备进行数据
交换。
图5-3-2 汽车微控制器的结构框图
理论学习
三、典型汽车控制单元
1.驱动电机控制器
驱动电机控制器安装位置如图5-3-3所示。
理论学习
A.累加器 B.中央处理器 C.寄存器 D.存储器
2.电池管理控制器也称电池管理系统,作用是对( )进行保护和管理。
A.电池 B.电机 C.整车 D.空调
巩固提高
三、判断题
1.SOH 字母含义是动力电池荷电状态、SOC是动力电池健康状态。 ( )
2.驱动电机控制器通过CAN通信采集制动深度、加速踏板信号、挡位信号、驻车开
的结构、信号传输特点和工作过程,对于新能源汽车检测维修具有重要意义。
理论学习
一、汽车CAN总线的组成
CAN属于总线式串行通信网络,信息需要通过两条数据线传输。CAN 总线上用“显性”
和“隐性”两个互补的逻辑值表示“0”和“1”。“CAN-H”和“CAN-L”为CAN总线
收发器与总线之间的两接口引脚,信号是以两线之间的“差分”电压形式出现,即CAN 的高
信息。
理论学习
2.电池管理控制器
电池管理控制器也称动力电池管理系统,作用是对电池进行保护和管理,控制动力电池组的
充放电,保证电池的使用安全可靠,并向整车控制单元上报动力电池系统的参数及故障信息。
理论学习
电池管理系统功能如图5-3-5所示,主要包括数据采集、热管理、状态估计、数据通信、
安全管理、动力电池均衡功能和故障诊断等。
取存储器(RAM)。定时/计数器只要用于定时和计数。I/O接口是指输入信号处理电路和
输出信号处理电路,是与被控对象进行信息交换的纽带,通过I/O接口与外部设备进行数据
交换。
图5-3-2 汽车微控制器的结构框图
理论学习
三、典型汽车控制单元
1.驱动电机控制器
驱动电机控制器安装位置如图5-3-3所示。
理论学习
智能小车详细设计方案及说明书
这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。
2.1
根据设计要求，我们的自动避障小车主要由六个模块构成：车体框架、电源及稳压模块、主控模块、探测模块、电机驱动模块组成。 各模块分述如图2-1。
图2-1智能小车总体框图
2.2
在设计车体框架时，我们有两套起始方案，自己设计画出小车的模型和直接购买玩具电动车改装。
现智能小车发展很快,从智能玩具到其它各行业都有实质成果.其基本可实现循迹,避障,检测贴片,寻光入库,避崖等基本功能,现在大学电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展.比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列，我此次的设计主要实现循迹避障通信及遥控功能。
2方案设计与论证
根据题目的要求，确定如下方案：首先设计出小车的基本模形以及传动方案，并在车上加装光电检测器，实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。
方案2：用光敏电阻组成光敏探测器。
光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到白线上面时，光线发射强烈，光线照射到黑线上面时，光线发射较弱。因此光敏电阻在白线和黑线上方时，阻值会发生明显的变化。将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。但是这种方案受光照影响很大，不能够稳定的工作。因此我们考虑其他更加稳定的方案。
该智能小车可以作为机器人的典型代表.它可以分为三大组成部分:传感器检测部分,执行部分,cpu.机器人要实现自动避障功能,还可以扩展循迹等功能,感知导引线和障碍物.可以实现小车自动识别路线,选择正确的行进路线,并检测到障碍物自动躲避.考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当.智能小车的执行部分,是由直流电机来充当的,主要控制小车的行进方向和速度.单片机驱动直流电机一般有两种方案:第一,勿需占用单片机资源,直接选择有pwm功能的单片机,这样可以实现精确调速;第二,可以由软件模拟pwm输出调制,需要占用单片机资源,难以精确调速,但单片机型号的选择余地较大.考虑到实际情况, cpu使用AT89c52单片机,配合软件编程实现.
2.1
根据设计要求，我们的自动避障小车主要由六个模块构成：车体框架、电源及稳压模块、主控模块、探测模块、电机驱动模块组成。 各模块分述如图2-1。
图2-1智能小车总体框图
2.2
在设计车体框架时，我们有两套起始方案，自己设计画出小车的模型和直接购买玩具电动车改装。
现智能小车发展很快,从智能玩具到其它各行业都有实质成果.其基本可实现循迹,避障,检测贴片,寻光入库,避崖等基本功能,现在大学电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展.比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列，我此次的设计主要实现循迹避障通信及遥控功能。
2方案设计与论证
根据题目的要求，确定如下方案：首先设计出小车的基本模形以及传动方案，并在车上加装光电检测器，实现对电动车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。
方案2：用光敏电阻组成光敏探测器。
光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到白线上面时，光线发射强烈，光线照射到黑线上面时，光线发射较弱。因此光敏电阻在白线和黑线上方时，阻值会发生明显的变化。将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。但是这种方案受光照影响很大，不能够稳定的工作。因此我们考虑其他更加稳定的方案。
该智能小车可以作为机器人的典型代表.它可以分为三大组成部分:传感器检测部分,执行部分,cpu.机器人要实现自动避障功能,还可以扩展循迹等功能,感知导引线和障碍物.可以实现小车自动识别路线,选择正确的行进路线,并检测到障碍物自动躲避.考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当.智能小车的执行部分,是由直流电机来充当的,主要控制小车的行进方向和速度.单片机驱动直流电机一般有两种方案:第一,勿需占用单片机资源,直接选择有pwm功能的单片机,这样可以实现精确调速;第二,可以由软件模拟pwm输出调制,需要占用单片机资源,难以精确调速,但单片机型号的选择余地较大.考虑到实际情况, cpu使用AT89c52单片机,配合软件编程实现.
智能车辆控制系统的设计和开发
智能车辆控制系统的设计和开发现今社会，随着技术的飞速发展，人们的生活也变得越来越智能化。
智能车辆控制系统无疑是其中之一，它不仅可以为驾驶员提供更多便利，还可以提高路面交通的安全性能。
在这篇文章中，我们将探讨智能车辆控制系统的设计和开发。
1. 智能车辆控制系统的概述智能车辆控制系统（Intelligent Vehicle Control System，IVCS）是一种通过电控技术、智能算法和大数据处理等技术手段拥有自主学习、预测、感知和决策等智能化功能的车辆驾驶辅助系统。
智能车辆控制系统的设计和开发是相对独立的一项技术，它基于电控技术和人工智能技术，旨在加强驾驶员对车辆的控制能力，降低交通事故的发生率。
2. 智能车辆控制系统的功能2.1 实时监测智能车辆控制系统可以实时监测车辆的各项指标数据，如车速、转向角度、制动力、发动机负荷等数据，这些数据反映着车辆的实际状况，可以协助驾驶员更准确地控制车辆，提高行驶的安全性和稳定性。
2.2 视角扩展智能车辆控制系统还可以实时扩展驾驶员的视角，将车道线、障碍物、交通信号灯等信息进行图像模拟，并提供给驾驶员，让他们更好地掌握当前的驾驶情况。
2.3 车辆控制智能车辆控制系统可以对车辆进行自主控制，根据当前的路况情况，自主决定加速、减速、转向等驾驶动作。
这样不仅可以降低驾驶员的操作压力，还可以提高行驶的平稳性，减少交通事故的发生率。
2.4 智能化决策智能车辆控制系统可以对车辆的驾驶情况进行大数据分析，根据历史数据预测将来的行驶情况，自主做出最佳的决策。
例如，在遇到紧急情况时，智能车辆控制系统可以快速做出决策，保证车辆和驾驶员的安全。
3. 3.1 电控系统智能车辆控制系统的设计和开发需要借助电控技术，通过电脑、传感器、执行机构等技术手段实现对车辆的精确控制。
需要对车辆的各个部件进行深入研究，了解各个部件的工作原理和特点，针对不同情况进行电控调节，提高车辆的驾驶性能。
3.2 人工智能技术智能车辆控制系统的设计和开发还需要借助人工智能技术，通过剖析大量的驾驶数据和交通数据，进行深度学习和分析，提高决策和规划的精度和准确性。
单片机智能小车
应用场景和扩展功能
4.6 教育和科研
智能小车还是教育和科研领域的重要工具。通过学习和研究51单片机智能小车的编程 和控制技术，学生和研究者可以深入了解嵌入式系统、智能控制等领域的原理和应用 。此外，智能小车还可以用于各种科研项目，例如机器人视觉、自动导航等
5 ห้องสมุดไป่ตู้论
结论
51单片机智能小 车是一种功能强 大、应用广泛的
通过编程和控制，小 车可以实现各种复杂 的运动和功能，包括 无人驾驶、机器人探
此外，小车还可 以扩展出人机交 互、娱乐和游戏
自动化系统
索、自动化运输等
等应用场景
在教育和科研领
随着技术的不
域，智能小车也
断发展，智能
是一种重要的学 习和研究工具
小车的应用前 景将更加广阔
结论
6. 参考和进一步阅读
为了进一步了解51单片机智能小车的编程和控制技术，可以参考以下资料
编程和控制
编程和控制
3.2 控制算法
控制算法是实现智能小车运动的关键，它可以根据传感器的输入和预设的算法来控制电机 的运动。常见的控制算法包括PID控制、模糊控制等
3.3 无线通信 协议
无线通信协议用于定 义智能小车与其他设 备之间的通信规范， 包括数据传输格式、 速率、校验等。根据 不同的应用需求，可 以选择不同的无线通 信协议
结论
结论
Arduino智能小车教程：Arduino是一种流行的开源微控制器板，它与51单片机在编程和控制方面有很
1 多相似之处。通过学习Arduino智能小车的编程和控制方法，可以更好地理解51单片机智能小车的原理
和应用
2
STC89C5xRC系列单片机原理与实践：这是一本关于STC89C5xRC系列单片机的教材，其中详细介绍了51 单片机的原理、应用和编程方法
智能车控制系统硬件设计ppt课件
2.1 MCU供电系统设计
内部供电使用104～224的瓷片电容滤波， PCB布线可参考下图。
外部供电滤波可采用L型LC滤波电路。
2.2复位系统设计
复位系统：保证系统上电或复位时，使 MCU处于一种确定的状态。将MCU的复位 引脚置为某一固定电平并保持规定的时间， 即可将其设置为复位状态（起始状态）
2.3 BDM调试接口设计
• BDM接口只使用RESET、BKGD、GND和 VCC即可，一般以IDC6插头形式引出。其 引脚定义：
BKGD 1 NC
NC
2 GND RESET VCC
2.3 BDM调试接口设计
• DBM使用中一定要注意：插头且不可接反， 否则芯片易损坏。设计时最好使用有定位 键的接插件。
4 光电检测电路原理与设计
• 基本原理
发光 二极管
光敏 三极管
4 光电检测电路原理与设计
• 发光二极管驱动电路可采取常亮驱动；优 点是电路简单，缺点是消耗较多的电流， 一般驱动电流需要5～50mA。
• 采用脉冲供电方式，可节约 较多电能，但需要外围电路 配合工作。
4 光电检测电路原理与设计
• 光电接收电路设计 光电接收电路决定系统的抗干扰能力，合 理选择门限电平是提高抗干扰能力的重要 方法，一般光电接收电路如下。
• 基本原理 CCD和CMOS的选择
4 CCD图像检测原理与设计
• 摄像头供电设计
4 图像检测原理与设计
• LM1881 视频同步信号分离芯片
4 图像检测原理与设计
• 驱动电路设计
总体原理图
总体PCB
总体PCB
总体PCB
作业
• 智能车控制系统硬件通常包括哪些模块， 并说出各模块的作用？
智能小车设计ppt课件
开发环境
Keil uVision，Visual Studio Code等，提供代码编辑、编译、调试等功能。
库函数使用
调用开发板提供的库函数，简化编程难度，提高开发效率。
编程语言及开发环境介绍
03
处理算法
采用滤波算法、阈值判断等方法对采集的数据进行处理，以得到准确的环境信息。
01
传感器类型
红外传感器、超声波传感器、陀螺仪等，用于采集环境信息。
图像处理技术
结合智能小车设计，介绍如何利用深度学习框架实现图像处理相关任务，如路面检测、交通标志识别等。
实现案例
深度学习框架在图像处理中应用
06
CHAPTER
性能测试与评估方法
包括速度、加速度、制动距离、转向灵活性等关键指标，用于全面评估智能小车的性能。
性能测试指标
根据性能指标要求，选择合适的测试方法，如室内轨道测试、室外场地测试等，确保测试结果的准确性和可靠性。
避障策略
路径规划与导航策略编写
调试技巧及问题解决方法
硬件调试
检查电路连接是否正确，电源供电是否稳定，传感器是否工作正常等。
软件调试
采用单步调试、断点调试等方法对程序进行逐步排查，找出问题所在并进行修改。
问题解决方法
针对常见问题，如传感器失灵、小车无法直行等，提供相应的解决方法。同时，也可通过查阅相关资料、请教专业人士等方式寻求帮助。
智能小车可以作为移动医疗平台，协助医护人员进行药品配送、病人转运等工作。
智能小车可以与智能家居系统相结合，实现家庭环境的智能监控、物品搬运等功能。
智能小车可以作为教学实验平台，帮助学生进行自动控制、传感器技术等相关实验和研究。
安全性
确保智能小车在运行过程智能小车的可扩展性，方便后续功能升级和扩展。
智能小车概述ppt教案
• 确保计算机与智能小车的通信接口正常工作，如USB、串 口等。
开发环境搭建和编程语言选择
01
编程语言选择
02
03
04
C/C底层控制，实时性要求高 ，适合嵌入式系统开发。
Python：语法简洁，易于上 手，适合快速开发和原型验证
。
其他语言：根据具体需求和团 队技术栈选择。
算法设计思路及优化策略
路径规划
发展历程
从早期的遥控车模型，到后来的 自动驾驶技术，智能小车经历了 不断的技术革新和应用拓展。
工作原理与组成结构
工作原理
通过传感器感知环境信息，经处理器 分析处理，控制执行机构实现小车的 自主导航、避障、定位等功能。
组成结构
主要包括感知系统（如超声波、红外 等传感器）、控制系统（如微处理器 、控制器等）、驱动系统（如电机、 减速器等）以及电源系统等。
选型要点
高性能、低功耗、丰富的外设接口、易于开发和调试。
推荐型号
STM32系列微控制器，具有高性能、低功耗、丰富的外设接口和强大的生态系统 支持。
传感器类型选择与布局规划
常用传感器类型
超声波测距传感器、红外测距传感器、陀螺仪、加速度计等 。
布局规划
根据小车需求和传感器特性进行合理布局ห้องสมุดไป่ตู้以提高感知精度 和降低干扰。
等数据。
数据处理
02
对采集的数据进行预处理，如滤波、去噪等，以提高数据质量
。
数据分析
03
运用统计学、机器学习等方法对处理后的数据进行分析，挖掘
智能小车性能表现背后的规律。
性能评估指标设置和结果讨论
设置性能评估指标
如行驶距离、速度、精度、稳定性等，以全面评 价智能小车的性能。
开发环境搭建和编程语言选择
01
编程语言选择
02
03
04
C/C底层控制，实时性要求高 ，适合嵌入式系统开发。
Python：语法简洁，易于上 手，适合快速开发和原型验证
。
其他语言：根据具体需求和团 队技术栈选择。
算法设计思路及优化策略
路径规划
发展历程
从早期的遥控车模型，到后来的 自动驾驶技术，智能小车经历了 不断的技术革新和应用拓展。
工作原理与组成结构
工作原理
通过传感器感知环境信息，经处理器 分析处理，控制执行机构实现小车的 自主导航、避障、定位等功能。
组成结构
主要包括感知系统（如超声波、红外 等传感器）、控制系统（如微处理器 、控制器等）、驱动系统（如电机、 减速器等）以及电源系统等。
选型要点
高性能、低功耗、丰富的外设接口、易于开发和调试。
推荐型号
STM32系列微控制器，具有高性能、低功耗、丰富的外设接口和强大的生态系统 支持。
传感器类型选择与布局规划
常用传感器类型
超声波测距传感器、红外测距传感器、陀螺仪、加速度计等 。
布局规划
根据小车需求和传感器特性进行合理布局ห้องสมุดไป่ตู้以提高感知精度 和降低干扰。
等数据。
数据处理
02
对采集的数据进行预处理，如滤波、去噪等，以提高数据质量
。
数据分析
03
运用统计学、机器学习等方法对处理后的数据进行分析，挖掘
智能小车性能表现背后的规律。
性能评估指标设置和结果讨论
设置性能评估指标
如行驶距离、速度、精度、稳定性等，以全面评 价智能小车的性能。
智能汽车设计基础硬件知识课件知识讲稿
光电编码器按其结构的转动方式可分为直 线型的线性编码器和转角型的轴角编码器两 种类型，按脉冲信号的性质可分为有增量式 和绝对式两种类型。
2.1.3 测速传感器
增量式编码器码盘图案和光脉冲信号均匀 ，可将任意位置为基准点，从该点开始按一 定量化单位检测。该方案无确定的对应测量 点，一旦停电则失掉当前位置，且速度不可 超越计数器极限相应速度，此外由于噪声影 响可能造成计数积累误差。该方案的优点是 其零点可任意预置，且测量速度仅受计数器 容量限制。
第2章 智能汽车设计基础—硬件
1 2.1 传感器系统 2 2.2 电路设计 3 思考题
2.1 传感器系统
通常，传感器由敏感元件和转换元件组成。敏感元件能 够随着被测量的变化而引起某种易被测量的信号的变化，而 转换元件则将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输 或测量的电信号部分，具体的电量形式取决于敏感元件的原 理。除此之外，由于转换元件的输出信号一般都很微弱，为 方便传输、转换、处理及显示，通常有信号调理转换电路、 辅助电路等，将转换元件输出的电信号进行放大或运算调制 。因此，传感器的组成通常包括敏感元件、转换元件、信号 调理转换电路和辅助电路，如图2.1所示。随着半导体器件 与集成技术的发展，传感器的信号调理转换电路与敏感元件 、转换元件等一起集成在同一芯片上，安装在传感器的壳体 里。
2.1.2 图像传感器
3．摄像头的工作原理
摄像头以隔行扫描的方式采样图像，当扫描到某点时， 就通过图像传感芯片将该点处图像的灰度转换成与灰度对 应的电压值，然后将此电压值通过视频信号端输出。具体 而言（参见图2.5），摄像头连续地扫描图像上的一行， 就输出一段连续的视频信号，该电压信号的高低起伏正反 映了该行图像的灰度变化情况。当扫描完一行，视频信号 端就输出一个低于最低视频信号电压的电平（如0.3 V） ，并保持一段时间。这样相当于紧接着每行图像对应的电 压信号之后会有一个电压“凹槽”，此“凹槽”叫做行同 步脉冲，它是扫描换行的标志。
2.1.3 测速传感器
增量式编码器码盘图案和光脉冲信号均匀 ，可将任意位置为基准点，从该点开始按一 定量化单位检测。该方案无确定的对应测量 点，一旦停电则失掉当前位置，且速度不可 超越计数器极限相应速度，此外由于噪声影 响可能造成计数积累误差。该方案的优点是 其零点可任意预置，且测量速度仅受计数器 容量限制。
第2章 智能汽车设计基础—硬件
1 2.1 传感器系统 2 2.2 电路设计 3 思考题
2.1 传感器系统
通常，传感器由敏感元件和转换元件组成。敏感元件能 够随着被测量的变化而引起某种易被测量的信号的变化，而 转换元件则将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输 或测量的电信号部分，具体的电量形式取决于敏感元件的原 理。除此之外，由于转换元件的输出信号一般都很微弱，为 方便传输、转换、处理及显示，通常有信号调理转换电路、 辅助电路等，将转换元件输出的电信号进行放大或运算调制 。因此，传感器的组成通常包括敏感元件、转换元件、信号 调理转换电路和辅助电路，如图2.1所示。随着半导体器件 与集成技术的发展，传感器的信号调理转换电路与敏感元件 、转换元件等一起集成在同一芯片上，安装在传感器的壳体 里。
2.1.2 图像传感器
3．摄像头的工作原理
摄像头以隔行扫描的方式采样图像，当扫描到某点时， 就通过图像传感芯片将该点处图像的灰度转换成与灰度对 应的电压值，然后将此电压值通过视频信号端输出。具体 而言（参见图2.5），摄像头连续地扫描图像上的一行， 就输出一段连续的视频信号，该电压信号的高低起伏正反 映了该行图像的灰度变化情况。当扫描完一行，视频信号 端就输出一个低于最低视频信号电压的电平（如0.3 V） ，并保持一段时间。这样相当于紧接着每行图像对应的电 压信号之后会有一个电压“凹槽”，此“凹槽”叫做行同 步脉冲，它是扫描换行的标志。
(2024年)智能小车课件
、定位精度高的优点，但受信号遮挡和多径效应等因素影响。
2024/3/26
02 03
超声波定位
利用超声波传感器发射超声波并接收反射波，通过测量反射时间计算小 车与障碍物之间的距离和位置信息。具有成本低、实现简单的优点，但 受环境噪声和温度等因素影响。
视觉定位
通过摄像头捕捉图像信息并利用计算机视觉技术对图像进行处理和解析 ，提取出特征点并进行匹配和定位。具有信息丰富、精度高的优点，但 受光照、天气等环境因素影响较大。
选型建议
02
根据项目需求和预算，选择合适的硬件平台；
硬件连接与配置
03
电源、电机、传感器等设备的连接与配置方法。
28
软件编程环境与工具介绍
编程环境安装与配置
如Arduino IDE、Visual Studio Code等；
编程语言选择
C/C、Python等，根据项目需求和硬件平台选择；
调试工具与方法
2024/3/26
16
2024/3/26
04
CATALOGUE
导航与定位技术
17
导航方式分类及特点
2024/3/26
惯性导航
利用陀螺仪和加速度计等惯性传感器测量小车的加速度和角速度，通过积分计算得到小车 的位置和姿态信息。具有自主性强、不受外界干扰的优点，但存在误差累积问题。
视觉导航
通过摄像头捕捉图像信息，利用计算机视觉技术对图像进行处理和解析，提取出道路、障 碍物等特征信息，实现小车的导航。具有信息丰富、精度高的优点，但受光照、天气等环 境因素影响较大。
实现方法
开发手机APP，实现用户界面和控制逻辑；在小车上搭载无线通讯模块和控制器，接收并执行手机 APP发送的控制指令。
汽车电子控制基础第十三章 微控制器的运行与系统扩展PPT课件
(3)串行中断 串行中断是单片机在进行串行数据传送时 需要使用的一种中断。当通过串行口发送或接收数据时,每发 送或接收完一组数据,串行口电路就在串行口控制寄存器中设 置中断标志位,从而向CPU发出中断请求,引起CPU进入串行中 断服务程序做相应处理。
串行中断请求也是在单片机内部自动产生的,所以也属于 内部中断。
图13-4 外部中断的两种触发方式
a)电平触发方式 b)脉冲触发方式
(2)定时中断 MCS-51系列单片机一般有两个16位定时/ 计数器T0和T1,定时中断就是为了满足定时或者计数的需要而 设置的。当定时/计数器以定时器方式工作时,实际是对内部 固定脉冲(机器周期)进行计数;当它以计数器方式工作时,是对 外部脉冲(从单片机的T0(P3.4)或T1(P3.5)引脚输入脉冲信号) 进行计数。当定时时间到或计数值已计满时,就以定时/计数 器溢出标志作为中断请求信号,请求CPU进行相应的处理。定 时/计数器的定时时间或计数数值可以事先通过程序设定。
图13-2 中断方式示意图
a)中断过程 b)中断嵌套
中断技术是计算机技术的重大进步,有效地解决了多任务 处理中的资源竞争问题。采用中断技术有以下优点:第一,计算 机可以对多个外部设备或控制对象进行控制和管理,实现多任 务并行工作、分时处理,提高了计算机系统的工作效率;第二, 有利于快速响应和实时控制。任何外部设备或控制对象可以 在任何必要的时刻向CPU发出中断申请,CPU可以立即响应并 做出及时处理;第三,有利于突发事件(例如某些故障、系统意 外事故、断电等)的处理,从而提高了计算机系统的可靠性。 由于中断方式优点十分明显,所以在控制系统中应用极为广泛。
SCON与中断有关的控制位的定义如下: 1)TI——串行口发送中断请求标志。在串行口发送数据后, 由硬件置1,串行电路向CPU发出串行中断请求。在转向中断 服务程序后,用户需要用程序指令将TI清0。 2)RI——串行口接收中断请求标志。在串行口接收到数据 时,串行口向CPU发出中断请求,同时将RI置成1。与TI的处理 类似,在转向中断服务程序后,用户需要用程序指令将RI清0。
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